優(yōu)化物理課堂教學(xué) 培育學(xué)科核心素養(yǎng)
——以《牛頓運動定律》教學(xué)為例

駱文洲 傅可欽

浙江義烏中學(xué)(322000)

[摘 要]深化課程改革業(yè)已從知識導(dǎo)向,、能力導(dǎo)向走向了素養(yǎng)導(dǎo)向，相應(yīng)的課程目標(biāo)也從原來的雙基目標(biāo),、三維目標(biāo)走向了核心素養(yǎng),。基于培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理教學(xué)，必須對原有的教育觀念,、課程內(nèi)容,、教學(xué)方式等進行變革，以進一步優(yōu)化物理教學(xué)過程,，從而切實凸顯物理學(xué)科的本質(zhì),，體現(xiàn)物理學(xué)科獨特的育人價值。

[關(guān)鍵詞]課堂教學(xué),，核心素養(yǎng),；牛頓運動定律；物理課堂教學(xué)

人民教育出版社黃海旺主任曾指出：高中物理學(xué)科核心素養(yǎng)是學(xué)生在接受物理教育過程中逐步形成的適應(yīng)個人終身學(xué)習(xí)和社會發(fā)展需要的基礎(chǔ)知識,、關(guān)鍵能力,、科學(xué)態(tài)度等方面的表現(xiàn)，是學(xué)生通過物理學(xué)習(xí)集中體現(xiàn)的帶有物理特征的品質(zhì),。而學(xué)生進行物理學(xué)習(xí)的重要途徑就是物理課堂教學(xué),，因此，基于培育學(xué)生物理學(xué)科核心素養(yǎng)的物理課堂教學(xué)應(yīng)該如何進一步優(yōu)化就顯得非常重要了,。下面以人教版物理必修一《牛頓運動定律》的教學(xué)為例,，談?wù)勅绾瘟⒆阄锢韺W(xué)科核心素養(yǎng)優(yōu)化高中物理課堂教學(xué)。

一,、優(yōu)化“牛頓第一定律”教學(xué),，著力培育學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)

“科學(xué)思維”素養(yǎng)指的是從物理學(xué)視角對客觀事物的本質(zhì)屬性、內(nèi)在規(guī)律及相互關(guān)系的認(rèn)識方式,，是基于經(jīng)驗事實構(gòu)建理想模型的抽象概括過程,，是分析綜合、推理論證等科學(xué)思維方法的內(nèi)化,，是基于事實證據(jù)和科學(xué)推理對不同觀點和結(jié)論質(zhì)疑,、批判，進而提出創(chuàng)造性見解的能力與品質(zhì),?！翱茖W(xué)思維”主要包括模型構(gòu)建、科學(xué)推理,、科學(xué)論證,、質(zhì)疑創(chuàng)新等要素。

牛頓第一定律是經(jīng)典力學(xué)的基礎(chǔ),，在理論系統(tǒng)中處于前提地位,。顯然，“牛頓第一定律”的教學(xué)對培育學(xué)生的“科學(xué)思維”具有重要的作用,。那么,，教師應(yīng)該如何優(yōu)化教學(xué),，才能有效培育學(xué)生的“科學(xué)思維”素養(yǎng)呢？首先,，從生活感受和歷史回顧,，提出亞里士多德的觀點“力是維持物體運動的原因”，引發(fā)學(xué)生的質(zhì)疑和討論,。在學(xué)生討論的基礎(chǔ)上,，通過舉例、實驗等方式反駁并形成初步正確的觀點,。其次,，通過嚴(yán)密的科學(xué)論證和推理，充分發(fā)揮理性思維的邏輯力量,，師生共同感受伽利略“理想實驗”的魅力,，認(rèn)識到“運動不需要力來維持”。再次,，通過笛卡兒等人的觀點進行進一步完善和補充學(xué)習(xí),，認(rèn)識到“力是改變物體運動狀態(tài)的原因”，并總結(jié)形成牛頓第一定律：前半句含義指的是一切物體都有慣性,，后半句指的是力是改變物體運動狀態(tài)的原因,。最后，通過實例分析,，知道慣性的普遍性和固有性,，從而真正理解慣性的實質(zhì)和量度。

值得注意的是,，傳統(tǒng)的課堂教學(xué)在回顧分析亞里士多德觀點時的教學(xué)環(huán)節(jié)往往忽視了質(zhì)疑創(chuàng)新等“科學(xué)思維”的培育,。立足物理學(xué)科核心素養(yǎng)，教師可進行如下教學(xué)設(shè)計,。

師：對于力和運動的關(guān)系,，早在兩千多年前就已經(jīng)引起了人們的關(guān)注。生活中常有這樣的感受：一個物體,，用力拉它,，它就運動；不拉了,，它就停。亞里士多德根據(jù)類似經(jīng)驗提出觀點：力是維持物體運動的原因,。你對這個觀點有異議嗎,？

生：給小車一個初速，沒有力,，物體也可以運動,。

師：可為什么物體運動一段時間后,，最終都要停下來呢？

生：小車受到了摩擦的作用,。

師：如果減小摩擦,，會怎么樣呢？

演示：滑得遠了,。

師：如果進一步減小摩擦,，小車的運動又有什么變化呢？

生：冰面上就比較遠了(視頻：冰壺運動,；實驗：氣墊導(dǎo)軌),。

師：如果沒有摩擦，物體將會怎樣呢,？

生：沒有摩擦的話,，將運動到無窮遠處。

師：真的嗎,？我們不可能創(chuàng)造一個絕對沒有摩擦的環(huán)境,，即使在科技如此發(fā)達的今天也不能做到，但在三百多年前的大科學(xué)家伽利略卻采用了一種非常巧妙的方法,，讓我們不得不心服口服地認(rèn)同他的觀點,，那他采用的是什么方法呢？請同學(xué)們閱讀“理想實驗的魅力”,，自己先體會令人嘆服的伽利略實驗方法……

二,、優(yōu)化“牛頓第二定律”教學(xué)，著力培育學(xué)生的“實驗探究”素養(yǎng)

“實驗探究”素養(yǎng)指的是提出物理問題,，形成猜想和假設(shè),，獲取和處理信息，基于證據(jù)得出結(jié)論,，并做出解釋,，以及對實驗探究過程和結(jié)果進行交流、評估,、反思的能力,。“實驗探究”主要包括問題,、證據(jù),、解釋、交流等要素,。

“牛頓第二定律”是一個重要的實驗定律,，涵蓋了科學(xué)探究的主要要素和多種實驗方法。那么,，教師應(yīng)該如何優(yōu)化教學(xué),，才能有效培養(yǎng)學(xué)生的“實驗探究”素養(yǎng)呢,？主要步驟如下。

傳統(tǒng)的教學(xué)一般也重視科學(xué)探究的過程,，但常常忽視了對牛頓第二定律的理解,，從而導(dǎo)致實驗探究過程不完整，學(xué)生對規(guī)律的理解不深刻,，“實驗探究”素養(yǎng)的培育效果大打折扣,。那么，規(guī)律的理解包含了哪些方面呢,？一是F=kma中系數(shù)k為何可以取1,？這是因為在此之前力的單位沒有確定，為了公式簡化,，我們可以規(guī)定使質(zhì)量為1 kg的物體產(chǎn)生1 m/s2的加速度的力是1 N,，此時k=1。但在以后學(xué)習(xí)到庫侖定律時,，k就不能再取1了,。二是對牛頓第二定律公式中等號“=”的理解，它包含了因果關(guān)系(力是原因,，加速度是結(jié)果),、方向關(guān)系(F的方向決定著a的方向)、數(shù)量關(guān)系(F,、m,、a三者的大小關(guān)系)、單位關(guān)系(1 N=1kg·m/s2)等四大關(guān)系,。

三,、優(yōu)化“牛頓第三定律”教學(xué)，著力培育學(xué)生的“物理觀念”素養(yǎng)

“物理觀念”素養(yǎng)指的是從物理學(xué)視角形成的關(guān)于物質(zhì),、運動與相互作用,、能量等的基本認(rèn)識，是物理概念和規(guī)律等在頭腦中的提煉和升華,?！拔锢碛^念”包括物質(zhì)觀念、運動觀念,、相互作用觀念,、能量觀念及其應(yīng)用等要素。

通過“牛頓第三定律”的學(xué)習(xí),，引導(dǎo)學(xué)生在初中物理的基礎(chǔ)上進一步理解“力是物體對物體的相互作用”——物質(zhì)性,、相互性、同時性等,，為今后學(xué)習(xí)“碰撞”等奠定基礎(chǔ),，更為學(xué)生形成正確的相互作用觀起到基礎(chǔ)性和根本性的作用，甚至影響學(xué)生世界觀,、人生觀和價值觀的形成,。那么，教師應(yīng)該如何優(yōu)化教學(xué),，才能有效培育學(xué)生的“物理觀念”素養(yǎng)呢,？以教師的演示實驗和DIS數(shù)字化實驗為基礎(chǔ)，結(jié)合生活實例,，在教師的思維點撥下,，引導(dǎo)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題和提出疑問，引發(fā)學(xué)生的認(rèn)知沖突,，讓學(xué)生獲得豐富的感性認(rèn)識,，讓學(xué)生逐步認(rèn)識到相互作用的普遍性和規(guī)律性，在潛移默化中培育“相互作用觀”等核心素養(yǎng),。

教學(xué)流程如右邊方框圖,。

需要強調(diào)的是，為了更好地理解相互作用的性質(zhì),、培育“相互作用觀”這一核心素養(yǎng),，教學(xué)中一定要把作用力和平衡力加以細致辨析：作用對象、力的大小,、力的方向,、力的性質(zhì)、作用時間等,。

四,、優(yōu)化“牛頓運動定律應(yīng)用”教學(xué)，著力培育學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)

“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)指的是在認(rèn)識科學(xué)本質(zhì),，理解科學(xué)·技術(shù)·社會·環(huán)境(STSE)的關(guān)系基礎(chǔ)上逐漸形成的對科學(xué)和技術(shù)應(yīng)有的正確態(tài)度以及責(zé)任感,。“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”主要包括科學(xué)本質(zhì),、科學(xué)態(tài)度,、科學(xué)倫理、STSE等要素,。

應(yīng)用牛頓運動定律解題,，有兩大類題型：一是已知受力情況求解運動情況，二是已知運動情況求解受力情況,。不論哪一種題型,，加速度是中間橋梁，運動學(xué)公式和牛頓第二定律是紐帶,。需要注意的是,，應(yīng)用牛頓運動定律解題,，不僅僅是為了解題本身，還是為了在規(guī)律的應(yīng)用中更好地培育審題的嚴(yán)謹(jǐn),、求解的細致,、答題的規(guī)范等“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)。那么,，教師應(yīng)該如何優(yōu)化教學(xué),，才能有效培育學(xué)生的“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”素養(yǎng)呢？以2016年四川高考題為例,。

避險車道是避免惡性交通事故的重要設(shè)施,，由制動坡床和防撞設(shè)施等組成，如上圖所示,。豎直平面內(nèi),，制動坡床視為與水平面夾角為θ的斜面。一輛長12 m的載有貨物的貨車因剎車失靈從干道駛?cè)胫苿悠麓?，?dāng)車速為23 m/s時,，車尾位于制動坡床的底端，貨物開始在車廂內(nèi)向車頭滑動,，當(dāng)貨物在車廂內(nèi)滑動了4 m時,，車頭距制動坡床頂端38 m，再過一段時間,，貨車停止,。已知貨車質(zhì)量是貨物質(zhì)量的4倍，貨物與車廂間的動摩擦因數(shù)為0.4,；貨車在制動坡床上運動受到的坡床阻力大小為貨車和貨物總重的0.44倍,。貨物與貨車分別視為小滑塊和平板。求：(1)貨物在車廂內(nèi)滑動時加速度的大小和方向,；(2)制動坡床的長度,。

分析：

我們知道，“審題嚴(yán)謹(jǐn)”的基本要領(lǐng)是“轉(zhuǎn)化”,，具體如上表,。相應(yīng)的，應(yīng)用牛頓運動定律解題的步驟應(yīng)該如下：

明確對象→受力(運動)分析→建立坐標(biāo)→列式求解→驗證,。

當(dāng)然,，在每一環(huán)節(jié)中又有具體的要求，才能真正做到“求解細致”,。比如,，受力分析要求“按序分析”，外力→重力→彈力→摩擦力等。顯然,，答題的規(guī)范有利于科學(xué)態(tài)度的培育,，而良好的科學(xué)態(tài)度也促進了答題的規(guī)范。

綜上所述,，為了更好地培育學(xué)生的物理學(xué)科核心素養(yǎng),，優(yōu)化物理課堂教學(xué)永遠在路上?！翱茖W(xué)思維”“實驗探究”“物理觀念”和“科學(xué)態(tài)度與責(zé)任”等四個核心素養(yǎng)本身是一個有機的、密切關(guān)聯(lián)的整體,，課堂教學(xué)中可著力凸出培育其中的一個或多個核心素養(yǎng),，但不能厚此薄彼。

[ 參 考 文 獻 ]

[1] 李建冬.淺談中學(xué)物理有效教學(xué)策略[J].知音勵志,，2017(6).

[2] 林欽,陳峰,宋靜.關(guān)于核心素養(yǎng)導(dǎo)向的中學(xué)物理教學(xué)的思考[J].課程·教材·教法,，2015(12).

(責(zé)任編輯 易志毅)

[中圖分類號] G633.7

[文獻標(biāo)識碼] A

[文章編號] 1674-6058(2017)29-0041-03